DE1592452C3 - Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxid - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxyd durch Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas.

Es ist bekannt, Titandioxyd dadurch herzustellen, daß man Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase umsetzt, wobei die Reaktion entweder in einem Reaktor der sogenannten Brennerart, d. h. in einem leeren Reaktor, oder in Gegenwart eines Wirbelschichtbettes aus inerten Teilchen ausgeführt wird; jedoch stellt die Neigung des Titandioxydproduktes zur Bildung von harten Abscheidungen oder Ablagerungen innerhalb des Reaktors eine ernste Schwierigkeit dar. Bei Verwendung eines Wirbelschichtbettes treten die Abscheidungen oder Ablagerungen hauptsächlich in Form eines Überzuges auf den Teilchen, die das Bett bilden, auf, bei einem Reaktor der Brennerart an den Wänden des Reaktors selbst, insbesondere im Bereich der Reaktionsteilnehmer-Einlässe, und diese Ablagerungen können zu einer Blockierung des Reaktors oder der Reaktionsteilnehmer-Einlässe führen.

Aus der BE-PS 621199 ist die Herstellung von Titandioxydpigmenten durch Gasphasenoxydation bekannt, bei welchem in der Mitte einer Einleitungszone ein heißer Sauerstoff strom eingeführt wird und seitlich von der den Sauerstoffstrom umschließenden Einleitungszone dampfförmiges Titantetrachlorid in Richtung auf den Sauerstoffstrom zugeführt wird, wobei das Titantetrachlorid entlang der Peripherie des Querschnitts der Einleitungszone senkrecht zum Sauerstoffstrom zugegeben wird. Die Reaktionszone selbst kann gegebenenfalls kegelstumpfförmig erweitert sein.

Aus der FR-PS 1383774 ist die Herstellung feinteiliger Metalloxyde, wie Titandioxyd, unter Verwendung einer Hilfsgasflamme bekannt, wobei das Gemisch aus Metallchloriddampf und Sauerstoff in mehreren Strahlen in die heißen Feuergase in der Weise eingeführt wird, daß die Richtung jedes Strahls die Strömungsachse der Feuergase kreuzt.

Aus den FR-PSen 1363614 und 1372987 sind eo Vorrichtungen zur Herstellung von Titandioxyd durch Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas bekannt, bei denen eine langgestreckte metallische Reaktionskammer vorgesehen ist. Die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas ist in einer mit Einlassen für das Titantetrachlorid versehenen ringförmigen Verteilungskammer angeordnet, die stromaufwärts von der Reaktionskammer liegt. Die Reaktionskammer selbst ist mit einem äußeren Kühlmantel versehen, der sich bis zu dem stromaufwärts gelegenen Ende der Reaktionskammer erstreckt.

Auch bei den genannten Verfahren und Vorrichtungen ergibt sich die Bildung von unerwünschten Ablagerungen, die zu einer Blockierung des Reaktors oder der Zufunreinlässe für die Reaktionsteilnehmer führen kann.

Die Erfindung gründet sich auf der Erkenntnis, daß bei Verwendung eines Reaktors der Brennerart die Abscheidung von Titandioxydprodukt an den Wänden des Reaktors durch geeigneten Aufbau der Vorrichtung und durch Regelung des Gasstromes innerhalb des Reaktors verhindert oder wenigstens wesentlich verringert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxyd durch Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas, die eine solche Regelung des Gasstromes innerhalb des Reaktors gestattet, daß die Bildung von unerwünschten Ablagerungen vermieden wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung von Titandioxyd durch Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas mit Einrichtungen zur getrennten Vorerhitzung und Zufuhr des Titantetrachlorids und des oxydierenden Gases, einer langgestreckten Reaktionskammer, zu der die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas mit einem, eine gerade Achse aufweisenden und koaxial zu der Reaktionskammer angeordneten stromabwärts liegenden Endteil führt, dessen Durchmesser an seinem stromabwärts liegenden Ende gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Ende ist, wobei zwischen dem stromabwärts liegenden Ende der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und dem stromaufwärts liegenden Ende der Reaktionskammer ein ringförmiges, schlitzförmiges Einlaßteil für das Titantetrachlorid vorgesehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärts liegende Wandfläche des Einlaßteiles für das Titantetrachlorid mit einem Winkel α qu der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskammer und die stromabwärts liegende Wandfläche mit einem Winkel β zu der genannten Senkrechten geneigt sind, wobei die Winkel α und β als positiv gerechnet werden, wenn die entsprechenden Wände sich in einer stromabwärts liegenden Richtung gegen die genannte Achse erstrecken und als negativ gerechnet werden, wenn sie sich in einer stromaufwärts liegenden Richtung gegen die genannte Achse erstrekken, wobei entweder α und β den Beziehungen — 75 ° ^ a < 10° und a > β genügen oder α und β den Beziehungen 10° g a ^ 60° und -75° ^ β < -(a — 10°) entsprechen, und daß eine Einrichtung (33) zur Einführung einer gasförmigen Suspension eines inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials derart angeordnet ist, daß das Material auf die Fläche der Reaktionskammer (1) aufschlägt, die unmittelbar dem Einlaß (3) benachbart ist.

Besonders vorteilhafte Werte für die Winkel α und β ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der ringförmige Titantetrachlorideinlaß kann aus mehreren Abschnitten gefertigt sein und beispielsweise aus drei oder vier kürzeren gleichgerichteten Teilstücken bestehen, deren Achsen alle in der gleichen Ebene senkrecht zu der Achse der Reaktions-

kammer liegen, wobei die Unterbrechungen in dem Einlaß dann das stromabwärts liegende Ende der Wand der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas dem stromaufwärts liegenden Ende der Wand der Reaktionskammer verbinden. Bei dieser Anordnung kann ein stromabwärts liegender Endteil der Zufuhrleitung und ein stromaufwärts liegender Endteil der Reaktionskammer aus einem einzigen rohrförmigen Glied gebildet sein.

Die Weite der Einlaßöffnung für das Titantetrachlorid ist vorteilhafterweise innerhalb des Bereichs von etwa 0,25 bis 2,5 cm und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von etwa 0,6 bis 1,9 cm.

Vorteilhafterweise umfaßt die Einrichtung zur Zuführung des vorerhitzten Titantetrachloriddampfes zu dem Einlaß eine Verteilungskammer, die den Einlaß umgibt und die selbst mit Einlaßeinrichtungen ausgebildet ist, um die Einführung des vorerhitzten Titantetrachloriddampfes in die Verteilerkammer zu erlauben.

Um die erforderliche Gleichförmigkeit der Strömung des Titantetrachlorids an Einlaß zu erzielen, beträgt vorzugsweise der Druckabfall über dem Einlaß wenigstens 13 cm und vorzugsweise 38 cm Wassersäule. Insbesondere beträgt der Druckabfall am Einlaß etwa 102 bis 152 cm Wassersäule.

Innerhalb der Verteilungskammer kann ein Verteilungswiderstand vorgesehen sein, der eine Mehrzahl von Strömungswegen von dem Einlaß oder den Einlassen zu der Verteilungskammer zu dem Einlaß der Reaktionskammer liefert, wobei die Strömungswege im wesentlichen gleichförmig um die Verteilüngskammer herum geführt sind.

Der stromabwärts liegende Endteil der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas kann zylindrisch mit einem Durchmesser, der gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Ende ist, sein, oder dieser Teil der Zufuhrleitung kann in einem kurzen, sich verjüngenden (vorzugsweise stumpf kegeligen) Abschnitt enden, wobei der Konus oder die Schrägung gegen die Reaktionskammer gerichtet ist, der verbleibende Teil zylindrisch ist und einen größeren Durchmesser als derjenige der Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Ende aufweist und der Durchmesser des stromabwärts liegenden Endes des konischen oder sich verjüngenden Abschnitts gleich dem (oder etwas kleiner als der) Durchmesser des stromaufwärts liegenden Endes der Reaktionskammer ist. Der hier verwendete Ausdruck »etwas kleiner als« bezeichnet den Unterschied von einigen Prozent (beispielsweise von 2 oder 3), die erforderlich sein können, um sicherzustellen, daß keine wesentliche Menge von dem inerten teilchenförmigen, feuerfesten Material auf die stromabwärts liegende Fläche des Titantetrachlorideinlasses auftrifft, andererseits darf aber das Strömungsbild des Gases in dem Reaktor nicht wesentlich verändert werden. Der Abschluß des stromaufwärts liegenden Endteils der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas mit einem kurzen konischen oder sich verjüngenden Abschnitt ist vorteilhaft, wenn der Unterschied zwischen den Neigungswinkeln der beiden Flächen des Titantetrachlorideinlasses mit Bezug auf die Senkrechte zu der Achse der Reaktionskammer innerhalb des Bereichs von 0° bis 15° beträgt, jedoch kann dieses Merkmal auch vorhanden sein, wenn dieser Unterschied 15 ° übersteigt. Die Länge dieses Teils der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas beträgt wenigstens das 7fache und vorzugsweise wenigstens das 1Ofache des Durchmessers der Zufuhrleitung an ihrem stromabwärts liegenden Ende.

Vorzugsweise weist die Zuführungsleitung für das 3 oxydierende Gas eine ringförmige Verteilungskammer auf, die mit dem stromabwärts liegenden Endteil der Zufuhrleitung durch eine im Umfang sich erstrekkende Öffnung verbunden ist. Auf diese Weise wird das oxydierende Gas gleichförmig um den Umfang

ίο des stromabwärts liegenden Endteils der Zufuhrleitung eingeführt. Im Gegensatz dazu ist die Einführung des oxydierenden Gases in den stromabwärts liegenden Endteil der Zufuhrleitung durch eine einzige Seiteneintrittsöffnung, deren Durchmesser wesentlich geringer als derjenige der Zufuhrleitung am Eintritt ist, zu vermeiden.

Die Reaktionskammer kann von rohrförmiger Gestalt sein und zweckmäßig ist die Oberfläche des Teiles der Reaktionskammer in Nähe des Titantetrachlorideinlasses stumpfkegelig und verjüngt sich in Richtung auf die Zufuhrleitung, wobei der Winkel des Konus innerhalb des Bereichs von 1° bis 30° und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 2° bis 15 ° liegt. Die Länge des konischen oder schrägverlaufenden Teils ist zweckmäßig innerhalb des Bereichs von 1 bis 25 Durchmessern der Reaktionskammer an deren stromaufwärts liegendem Ende.

Es wird angenommen, daß der stumpf kegelige Teil eine Trennung oder Ablösung des Stroms von der

jo Oberfläche der Reaktionskammer und demgemäß ein Rückmischen der Reaktionsteilnehmer herbeiführt.

Mit anderen Worten, es wird angenommen, daß der

stumpfkegelige Teil als Flammenhalter dient und zu einer Stabilisierung der Reaktion neigt, indem er eine

J5 Rückführung im Kreislauf der heißen Gase zusammen mit kleinen Teilchen von dem Produkt zu dem Bereich des Titantetrachlorideinlasses herbeiführt. Die Größe dieses Effekts kann durch Änderung des Winkels des Konus und außerdem in gewissem Ausmaß durch Änderung der Neigungswinkel der stromaufwärts liegenden und stromabwärts liegenden Flächen des Titantetrachlorideinlasses mit Bezug auf die Senkrechte zu der Achse der Reaktionskammer variiert werden, und demgemäß besitzen diese Faktoren einen gewissen Einfluß auf die mittlere Teilchengröße des Titandioxydproduktes.

. Es wird angenommen, daß bei der Bildung des Titandioxyds zwei Mechanismen stattfinden. Der erste Mechanismus besteht in einer vollständigen Gasphasen- oder homogenen Reaktion. Der zweite Mechanismus umfaßt eine heterogene Reaktion, die an der Oberfläche von Titandioxydkeimen oder -kernen oder anderen Kernen stattfindet und zum Teilchenwachstum beiträgt. Die relativen Geschwindigkeiten dieser Reaktionen bestimmen sowohl die mittlere Teilchengröße als auch die Teilchengrößenverteilung des Produktes. Die Kreislaufführung der feinen Teilchen zu dem Bereich des Titantetrachlorideinlasses stellt sicher, daß ein angemessener Oberflächenbereich von Titandioxyd in diesem Bereich zur Verfügung steht. Dies führt zu einer Teilchengrößenverteilung in einem engen Bereich.

Es wurde auch gefunden, daß die Schaffung eines derartigen stumpfkegeligen Bereichs zur Steigerung des Anteiles an Titandioxydprodukt, das in der Rutilform vorliegt, führt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Umsetzung von Titan-

tetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase unter Einsatz einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) der vorerhitzte Titantetrachloriddampf derart zugeführt wird, daß seine mittlere Geschwindigkeit über die Fläche des Mundstücks des Einlasses mindestens 15 m/sec beträgt, und seine Strömungsgeschwindigkeit bei gleichförmiger Verteilung über die Länge des Einlasses praktisch konstant ist, daß

b) das oxydierende Gas derart zugeführt wird, daß seine mittlere Geschwindigkeit über die Fläche des stromabwärts liegenden Endteils der Zufuhrleitung 15 m/sec beträgt, und daß

c) die Oberfläche der Reaktionskammer mittels eines äußeren strömenden Mediums derart gekühlt wird, daß ihre Temperatur 650° C nicht überschreitet, und daß

d) ein inertes teilchenförmiges feuerfestes Material von größerer mittlerer Teilchengröße als das Titandioxydprodukt in Suspension in einem Gas in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas derart eingeführt wird, daß dieses Material auf die Oberfläche der Reaktionskammer unmittelbar stromabwärts von dem Einlaß auftrifft.

Die Kühlung kann mittels eines Wärmeträgers erfolgen, der an der äußeren Oberfläche der Wand der Reaktionskammer fließt, jedoch mit den Reaktionsteilnehmern nicht in Berührung kommt.

Die gleichförmige Verteilung des Titantetrachloridstromes über die Länge des Einlasses verhindert die Ablenkung des Stromes des oxydierenden Gases zu einer Seite der Reaktionskammer und demgemäß eine Abnahme der Gasgeschwindigkeit auf der anderen Seite der Reaktionskammer.

Vorteilhafterweise beträgt die mittlere Geschwindigkeit des Titantetrachlorids über der Öffnungsfläche des Einlasses wenigstens etwa 30 m/sec.

Die mittlere Geschwindigkeit des oxydierenden Gases über der Fläche des stromabwärts liegenden Endes der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas beträgt zweckmäßig wenigstens etwa 23 m/sec und vorzugsweise wenigstens 3 8. m/sec. Derartige höhere Geschwindigkeiten können den Titantetrachloriddampf noch mehr am Eindiffundieren in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas hindern.

Das Kühlen der Oberfläche der Reaktionskammer auf eine 650° C nicht übersteigende Temperatur führt dazu, daß ein gegebenenfalls auf dieser Oberfläche abgeschiedenes Titandioxyd in einer Form vorliegt, die leichter zu entfernen ist.

Die Einführung des inerten teilchenförmigen feuerfestenMaterials neigt zur Entfernung von jeglichem gegebenenfalls auf der Oberfläche der Reaktionskammer abgelagerten Titandioxydprodukt.

Das inerte teilchenförmige feuerfeste Material wird zweckmäßig zusammen mit dem Trägergas, in welchem es suspendiert ist, in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas durch eine koaxial innerhalb der Zuführleitung angebrachte und in Stromabwärtsrichtung weisende Düse eingebracht.

Das inerte teilchenförmige feuerfeste Material muß aus einem harten Feststoff bestehen, der von Chlor bei der Temperatur und unter den übrigen sich während der Reaktion ergebenden Bedingungen im wesentlichen nicht angegriffen wird. Dieses Material kann aus Zirkonteilchen, Aluminiumoxydteilchen oder Titandioxydteilchen bestehen, beispielsweise aus solchen Teilchen, die aus einem Wirbelschichtbett aus Titandioxydteilchen, das bei der Herstellung von Titandioxyd durch Dampfphasenoxydation Anwendung findet, innerhalb des Bettes abgezogen wurden. Vorteilhaft besteht das Material aus Siliciumdioxydsand. Das Material kann auch aus einer Mischung von mehreren dieser Materialien bestehen. Die Teilchen sollen einen Durchmesser von nicht weniger als 178 μΐη aufweisen, und die praktische obere Grenze der Teil-

lü chengröße wird im allgemeinen durch die Bedingung bestimmt, daß das teilchenförmige feuerfeste Material aus der Reaktionskammer durch den Gasstrom herausgetragen werden soll. Vorzugsweise besitzen im wesentlichen sämtliche Teilchen eine Größe im Bereich von etwa 400 bis 1700 μπι.

Die optimale Geschwindigkeit oder die optimale Rate der Einführung des inerten feuerfesten Materials hängt von der Ausbildung und den Dimensionen des Reaktors ab und kann während der Ausführung des Verfahrens variiert werden. Das Material soll bei erhöhter Temperatur eingeführt werden.

Das inerte teilchenförmige feuerfeste Material soll in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa 6 m/sec, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 15 bis 30 m/sec, eingeführt werden. Die obere Grenze für die Geschwindigkeit der Einführung des inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials wird durch die Forderung bestimmt, daß die Geschwindigkeit nicht so hoch sein soll, um eine unzulässige Abnutzung der Reaktoroberfläche oder -oberflächen zu verursachen. Im allgemeinen soll die Einführungsgeschwindigkeit des inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials etwa 53 m/sec und vorzugsweise etwa 36 m/sec nicht übersteigen, um eine unzulässige oder übermäßige Abnutzung der Reaktoroberflächen, auf welche das inerte teilchenförmige feuerfeste Material aufschlägt, und bei Einführung des Materials durch eine Düse eine übermäßige Abnutzung der Innenoberfläche der Düse zu vermeiden.

Das Trägergas in der Suspension, in welcher das teilchenförmige feuerfeste Material eingeführt wird, kann ein inertes Gas sein, d. h. ein Gas, das gegenüber den Reaktionsteilnehmern unter den Reaktionsbedingungen inert ist, z. B. Chlor oder Stickstoff. Von den inerten Gasen wird im allgemeinen Chlor bevorzugt, da es die Konzentration an Chlor in dem Produktgasstrom nicht verringert, wobei das Chlor zweckmäßig im Kreislauf zurückgeführt und zur Erzeugung von weiterem Titantetrachlorid verwendet wird.

Das Trägergas ist vorzugsweise ein oxydierendes Gas, insbesondere Sauerstoff.

Die Konzentration des teilchenförmigen feuerfesten Materials in seinem Trägergas soll hoch sein, nämlich innerhalb des Bereichs von etwa 0,0016 bis etwa 0,016 kg Material je 1 Liter Gas (gemessen am Einführungsdruck des Gases in die Reaktionskammer) liegen.

Das Titandioxydprodukt kann von dem inerten teilchenförmigen feuerfesten Material mittels Abscheide- oder Absetzkammern abgetrennt werden; es können jedoch Zyklone anstelle der oder nachfolgend auf die Absetzkammern zur Anwendung gelangen.

Wenn, wie es üblicherweise der Fall ist, das Titandioxydprodukt der Naßtrennungs- und Klassierungsstufe unterworfen wird, kann das Titandioxydprodukt von dem inerten teilchenförmigen feuerfesten Mate-

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rial während dieser Stufen abgetrennt werden. Nach der Abtrennung von dem Titandioxydprodukt und gegebenenfalls nach Trocknung-wird das inerte teilchenförmige feuerfeste Material vorteilhafterweise dem Reaktor im Kreislauf zurückgeführt.

Das oxydierende Gas enthält zweckmäßig molekularen Sauerstoff und kann aus im wesentlichen reinem Sauerstoff oder aus Sauerstoff in Vermischung mit einem inerten Gas oder inerten Gasen bestehen; beispielsweise kann das oxydierende Gas aus Luft oder sauerstoffangereicherter Luft bestehen.

Die Wände der Reaktionskammer, der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und der Einrichtung für die Zuführung des Titantetrachlorids zu dem Einlaß für diesen Reaktionsteilnehmer können aus dem glei- is chen oder aus verschiedenen Materialien gebildet sein. Im allgemeinen liegt die Wahl zwischen korrosionsbeständigen Metallen, z. B. rostfreien Stahlsorten, oder Nickellegierungen einerseits und nichtmetallischen feuerfesten Materialien, z. B. glasartigem Siliciumdioxyd, Quarzglas oder Aluminiumoxyd andererseits.

Die Verwendung von Metallen besitzt die Vorteile, daß die verschiedenen Teile leichter in Metall als in einem nichtmetallischen feuerfesten Material herzustellen sind, und daß Metallteile widerstandsfähiger und dauerhafter sind. Auch die verhältnismäßig hohe Wärmeleitfähigkeit von Metallen erleichtert das Kühlen der in Berührung mit den Reaktionsteilnehmern oder den Reaktionsprodukten stehenden Wandoberflächen, wo dies erwünscht ist. Andererseits muß bei den meisten Metallen jede Oberfläche, die dem Titantetrachloriddampf oder dem durch die Reaktion gebildeten Chlor ausgesetzt ist, auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur gekühlt werden, wenn das Korrosionsmaß auf einer annehmbaren Höhe niedergehalten werden soll.

Wenn die Reaktionskammer aus einem der üblichen, korrosionsbeständigen Metalle hergestellt ist, ist die höchste mittlere Oberflächentemperatur, die zulässig ist, beträchtlich niedriger als 650° C.

Bei der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und der Einrichtung für die Zuführung des Titantetrachlorids zu dem Einlaß ist ein Kühlen nachteilig, außer zwecks Vermeidung der Korrosion, da sie die erforderlichen Vorerhitzungstemperaturen zu Erzielung der gewünschten Mischgastemperatur erhöht.

Der gesamte Reaktor kann aus Metall aufgebaut sein. Diese Anordnung besitzt den wesentlichen Vorteil, daß die Vorrichtung beträchtlich dauerhafter und widerstandsfähiger ist, als wenn ein Teil oder die gesamte Vorrichtung aus einem nichtmetallischen Material aufgebaut ist, wobei außerdem die Notwendigkeit für Verbindungen zwischen metallischen und nichtmetallischen Teilen vermieden wird, abgesehen von der gegebenenfalls notwendigen Schaffung von Verbindungen zwischen der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und der Zufuhrleitung für das Titantetrachlorid einerseits und den nichtmetallischen Vorerhitzern andererseits. Außerdem wird durch die Ver-Wendung von Metall die Herstellung der verschiedenen Teile mit der erforderlichen Genauigkeit wesentlich erleichtert.

Insbesondere wird durch die Verwendung von Platin oder korrosionsbeständigen Legierung davon bei Anwendungeines vollständig aus Metall hergestellten Reaktors die Verringerung oder Ausschaltung der Notwendigkeit zur Kühlung der stromaufwärts von dem Titantetrachlorideinlaß liegenden Reaktoroberflächen ermöglicht. Bisher wurde angenommen, daß die Kühlung dieser Oberfläche aus zwei Gründen notwendig wäre: 1. um das Korrosionsausmaß auf ein annehmbares Ausmaß zu verringern und 2. um den Aufbau von Titandioxyd auf derartigen Oberflächen zu verhindern. Gemäß der Erfindung wird jedoch durch die Einführungsgeschwindigkeit des oxydierenden Gases zu der Oxydationszone, die Neigungswinkel der Flächen von dem Titantetrachlorideinlaß und die Einführungsgeschwindigkeit und gleichförmige Verteilung des Titantetrachlorids sichergestellt, daß im wesentlichen kein Titandioxyd innerhalb der stromaufwärts von dem Titantetrachlorideinlaß liegenden Bereiche gebildet wird oder in diese Bereiche gelangt (entweder innerhalb der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas oder der ringförmigen Verteilungskammer für das Titantetrachlorid), so daß die Vermeidung der Kühlung von Teilen des Reaktors, die stromaufwärts von dem Titantetrachlorideinlaß liegen, zur Verhinderung der Bildung von harten Ablagerungen von Titandioxyd möglich ist. Das Korrosionsproblem wird durch die Verwendung von Platin _f oder einer Platinlegierung überwunden und dabei ^N werden die Vorteile eines insgesamt aus Metall gefertigten Aufbaus mit einem verhältnismäßig geringen oder gar keinem Kühlen stromaufwärts von dem Titantetrachlorideinlaß erzielt.

Jeder Teil des Reaktors, der aus Metall hergestellt ist und in Berührung mit einem oder beiden Reaktionsteilnehmern oder mit dem Produktgasstrom gelangt, muß natürlich ausreichend beständig gegenüber einem Angriff bei der vorherrschenden Temperatur sein, um daß Korrosionsausmaß am Übersteigen einer annehmbaren Höhe zu verhindern. So besteht eine gegenseitige Abhängigkeit zwischen der Wahl des Metalls für den Aufbau von irgendeinem derartigen Teil des Reaktors und der maximalen Arbeitstemperatur dieses betreffenden Teiles. Bei sehr hohen Temperaturen muß Platin oder dessen Legierung verwendet werden, jedoch können bei Temperaturen von 300 bis 500° C für die dem Titantetrachlorid oder Chlor ausgesetzten Teile und bei Temperaturen von 800 bis 1050° C für die dem Sauerstoff ausgesetzten Teile rostfreie Stahlarten oder vorzugsweise Nickel oder ( Nickellegierungen, wie Inconel, verwendet werden in Abhängigkeit davon, welche Teile innerhalb dieser Temperaturbereiche liegen. Jeder Teil des Reaktors, der aus einem nichtmetallischen feuerfesten Material hergestellt ist, wird zweckmäßig aus glasartigem Siliciumdioxyd oder Quarzglas (das beispielsweise die Form von Quarzglas mit einem Gehalt von 96 % Siliciumdioxyd und 3 % Boroxyd haben kann und welches im Handel erhältlich ist) oder aus Aluminiumoxyd gebildet.

Bei Herstellung aus Metall können die Wände der Reaktionskammer und die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas in starr oder fest miteinander verbundenen Längen, beispielsweise mit Hilfe von durch Flansche durchgehenden Schrauben, hergestellt sein. Wenn, wie vorstehend erläutert, der Titan te trachlorideinlaß diskontinuierlich ist, kann der stromabwärts liegende Endteil der Wand der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas integral mit dem stromaufwärts liegenden Endteil der Reaktionskammer ausgebildet sein.

Das zur Kühlung irgendeines Teiles des aus Metall hergestellten Reaktors verwendete Kühlmedium kann

Luft, Wasser, Wasserdampf, Öl, ein geschmolzenes Metall, z. B. Natrium, Quecksilber oder Blei, oder ein geschmolzenes Metallsalz oder eine Schmelzmischung von Metallsalzen (z. B. eine Mischung aus 40% Natriumnitrit, 7% Natriumnitrat und 53% Kaliumnitrat bezogen auf Gewicht) sein.

Nachstehend wird beispielsweise eine Ausführungsform der gemäß der Erfindung aufgebauten Vorrichtung, die zur Herstellung von pigmentartigem Titandioxyd durch die Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid gemäß der Erfindung geeignet ist, anhand der Zeichnung näher erläutert.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung eine stumpf kegelige Reaktionskammer 1 und eine zylindrische Zufuhrleitung 2 für das vorerhitzte oxydierende Gas. Die Leitung 2 ist mit der Reaktionskammer koaxial und ist für die Zuführung von oxydierendem Gas zu dem offenen engeren Ende der Reaktionskammer 1 angeordnet. ·

Das stromabwärts liegende Ende der Zufuhrleitung 2 ist durch einen Abstand von dem stromaufwärts liegenden oder engeren Ende der Reaktionskammer 1 getrennt, um einen in Umf angsrichtung sich erstreckenden Einlaß 3 zu bilden, der eine Verbindung zwischen der Reaktionskammer 1 und einer ringförmigen Verteilungskammer 4 schafft und als Einlaß für den vorerhitzten Titantetrachloriddampf dient.

Der unmittelbar stromabwärts von dem Einlaß 3 liegende Teil der Reaktionskammer 1 ist von einem stumpfkegeligen rohrförmigen Teil 5 begrenzt, das an seinem stromaufwärts liegenden Ende mit nach außen sich erstreckenden Flanschen ausgebildet ist. Der innerste Teil 6 des Flansches ist stumpf kegelig und verjüngt sich in Stromabwärtsrichtung, und der äußerste Teil 7 ist rund oder kreisförmig. Ein zylindrischer Kühlmantel 8 umgibt das Teil 5. Durch ein Einlaßrohr 9 kann Kühlwasser einem in dem Kühlmantel 8 gebildeten Einlaß in Nähe von dessen stromabwärts liegendem Ende zugeführt werden und durch ein Auslaßrohr 10 kann Wasser durch einen in dem Kühlmantel 8 gebildeten Auslaß abgezogen werden.

Die Zufuhrleitung 2 ist aus einem zylindrischen rohrförmigen Teil gebildet, das allgemein durch das Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Das stromabwärts liegende Endteil 12 des Teils 11 besitzt eine Doppelwand, um eine Flüssigkeitskühlung des Teiles 12 zu ermöglichen, wobei Einlaß- und Auslaßrohre 13 und 14 für das flüssige Kühlmittel in Nähe des stromaufwärts liegenden Endes des Teiles 12 vorgesehen sind. Die stromabwärts liegende Endfläche 15 a des Bauteiles 11, die die stromaufwärts liegende Fläche des Einlasses 3 bildet, ist in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer 1 geneigt. Die stromabwärts liegende Fläche XSb des Einlasses 3 wird von der stromaufwärts liegenden Oberfläche des Innenteils 6 des Flansches gebildet, der integral oder in einem Stück mit dem Bauteil 5 ausgebildet ist, und somit ist die Fläche 15 b ebenfalls in Stromabwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer 1 geneigt. Die Richtung, in welcher sich die stromabwärts liegende Fläche ISb des Einlasses 3 erstreckt, ist derartig, daß der Winkel β zwischen dieser Richtung und der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskammer 1 geringer ist als der entsprechende Winkel α für die stromaufwärts liegende Fläche 15 a des Einlasses 3, so daß die Weite des Einlasses 3 gegen die Achse der Reaktionskammer abnimmt.

In einem kurzen Abstand stromabwärts von dem Einlaß- und dem Auslaßrohr 13 und 14 ist das Bauteil 11 mit einem außen sich erstreckenden ringförmigen Flansch 16 ausgebildet, an welchem ein ringförmiger Flansch 17 an dem stromaufwärts liegenden Ende des Kühlmantels 8 mittels Bolzen (nicht gezeigt) befestigt ist. An seinem stromabwärts liegenden Ende ist der Kühlmantel 8 an dem rohrförmigen Bauteil 5 durch einen anderen ringförmigen Flansch 18 befestigt. Ein

ίο rohrförmiges Bauteil 19, das koaxial mit dem rohrförmigen Bauteil 11 und einstückig mit dem Außenteil 7 des Flansches am stromaufwärts liegenden Ende des rohrförmigen Bauteiles 5 angebracht ist, besitzt ein stromaufwärts liegendes Endteil von verringertem Durchmesser, um dicht über dem Teil 12 des Bauteiles 11 zu passen. Das Bauteil 19 ist an seinem stromaufwärts liegenden Ende an dem Flansch 17 befestigt. Das Bauteil 19 und der Kühlmantel 8 sind jeweils mit einer zylindrischen Verlängerung ausgebildet, die gemeinsam eine gekühlte Leitung 20 für die Zuführung von vorerhitztem Titantetrachloriddampf zu der ringförmigen Verteilungskammer 4 bilden.

Das stromaufwärts liegende Endteil des Bauteiles 11 ist von einem rohrförmigen zylindrischen Bauteil 24 umgeben, das koaxial mit dem Bauteil 11 angeordnet ist und an seinem stromabwärts liegenden Ende mit einem sich einwärts erstreckenden ringförmigen Flansch 25 und an seinem stromaufwärts liegenden Ende mit einem sich nach innen erstreckenden ringförmigen Flansch 26 ausgebildet ist. Der Flansch 25 ist an seinem Innenrand an dem Bauteil 11 befestigt, und der Flansch 26 ist an seinem Innenrand an ein kurzes rohrförmiges Bauteil 27 vom gleichen Innen- und Außendurchmesser wie das Bauteil 11, das ko-

J5 axial mit dem Bauteil !!,angebracht ist, befestigt. Das stromabwärts liegende Ende des Bauteiles 27 ist durch einen Abstand von dem stromaufwärts liegenden Ende des Bauteiles 11 zur Bildung eines in Umf angsrichtung sich erstreckenden Schlitzes 28 getrennt. Der Schlitz 28 schafft eine Verbindung zwischen einer ringförmigen Verteilungskammer 29, die durch das rohrförmige Bauteil 11 und die rohrförmigen Bauteile 24 und 27 und die Flansche 25 und 26 begrenzt ist. Das Bauteil 24 ist mit einer zylindrischen Ausdehnung oder Verlängerung 30 ausgebildet, die als Einlaß für das vorerhitzte oxydierende Gas dient.

Das rohrförmige Glied 27 ist an seinem stromaufwärts liegenden Ende mit einem sich nach außen erstreckenden ringförmigen Flansch 31 ausgebildet, der

so mittels Bolzen (nicht gezeigt) an eine runde Platte 32 befestigt ist, die koaxial mit dem rohrförmigen Bauteil 27 angeordnet ist.

Die Platte 32 ist mit einer runden Öffnung ausgebildet, die koaxial mit dem Bauteil 11 angeordnet ist und durch welche ein Rohr 33 hindurchgeht. Das Rohr 33 erstreckt sich koaxial mit dem Bauteil 11 und endet in einem kurzen Abstand stromaufwärts von dem Einlaß 3, um die Einführung eines inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials zu ermöglichen.

Die Öffnungsbreite des Einlasses 3 kann etwa 1 cm sein und die Richtung, in der sich die stromabwärts liegende Fläche 15 b des Einlasses 3 erstreckt, kann in einem Winkel von 15° zur Senkrechten zur Achse der Reaktionskammer 1 geneigt sein. Der Winkel des imaginären Kegels, auf dem die Innenoberfläche des abgestumpft konischen Bauteils 5 liegt, kann 10° sein. Die Länge des Bauteils 11 einschließlich des stromab-

wärts liegenden Endteiles 12 kann gleich dem zehnfachen seines inneren Durchmessers an seinem stromabwärts liegenden Ende sein. "■.

Die Vorrichtung kann aus einer Nickellegierung, (beispielsweise Inconel) gefertigt sein.

Im Betrieb wird das vorerhitzte oxydierende Gas dem Einlaß 30 zugeführt, worauf es durch die ringförmige Verteilungskammer 29 und den Schlitz 28 in die Zufuhrleitung 2 für das oxydierende Gas sich fortbewegt. Im Verlauf seines Durchgangs herab zu der Zufuhrleitung 2 verschwinden irgendwelche groben Unregelmäßigkeiten im Strömungsmuster des oxydierenden Gases und ein festgesetzter oder stetiger Strom (wie vorstehend definiert) wird ausgebildet, bevor das oxydierende Gas den Einlaß 3 erreicht, so daß unter Vernachlässigung von kleinen Wirbeln (die unter Wirbelströmungsbedingungen unvermeidlich vorhanden sind) das oxydierende Gas von links nach rechts, wie in Fig. 1 gezeigt, über die gesamte Querschnittsfläche der Zufuhrleitung unmittelbar zu der linken Seite des Einlasses 3 strömt. Es kann mühelos festgestellt werden, ob dieses Ergebnis mit einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung und mit besonderen Gasströmungsgeschwindigkeiten erzielt wird, indem man die Strömungsmuster von Flüssigkeiten in Modellen mit zweckmäßig gewähltem Maßstab untersucht.

Der vorerhitzte Titantetrachloriddampf wird durch die Leitung 20 zugeführt, worauf er durch die ringförmige Verteilungskammer 4 und den Einlaß 3 weitergeleitet und in die Reaktionskammer 1 eingeführt wird, wo er sich mit dem vorerhitzten oxydierenden Gas mischt und unter Bildung eines feinteiligen Titandioxyds und bei Verwendung von Sauerstoff als oxydierendes Gas, von Chlor umsetzt. Die stumpf kegelige Form des Teils der Reaktionskammer 1, das unmittelbar stromabwärts von dem Einlaß 3 vorliegt, verbessert das Mischen der Reaktionsteilnehmer und veranlaßt die Rückführung eines Teils der Reaktionsprodukte in die Nähe des Einlasses 3.

Das erhitzte inerte teilchenförmige feuerfeste Material, z. B. Siliciumdioxydsand, das in einem Trägergas, beispielsweise einem oxydierenden Gas, suspendiert ist, wird dem Rohr 33 zugeführt, wobei das Trägergas unter Druck steht. Dies führt zu einem Versprühen des aus dem Ende des Rohres 33 austretenden teilchenförmigen Materials und zu einem Aufschlagen auf die Oberflächen der Reaktionskammer 1 und der Zufuhrleitung 2 in Nähe des Einlasses 3. Es wird angenommen, daß das teilchenförmige Material zusätzlich zu seiner Neigung, den Aufbau von Titandioxydablagerungen auf der Oberfläche der Reaktionskammer 1 zu verhindern, die Reaktion infolge der Verdrängung von Titandioxydteilchen durch das als Keime dienende Material unterstützt.

Nach Verlassen der Reaktionskammer 1 wird der Produktgasstrom rasch gekühlt und das Titandioxydprodukt wird aus der Suspension herausgebracht und von dem teilchenförmigen inerten Material abgetrennt.

Beispiel

Titandioxyd wurde durch Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid unter Verwendung der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung hergestellt. Die Vorrichtung war aus einer Nickellegierung aufgebaut und der Winkel des imaginären Kegels, auf dem die innere Oberfläche des abgestumpft konischen Bauteils 5 liegt, betrug 4°30'. Die Länge des rohrförmigen Bauteils 11 einschließlich des abgestumpft kegeligen Teiles 12a war gleich dem Zehnfachen des Innendurchmessers des zylindrischen Hauptteiles des Bauteiles 11. Der Durchmesser des stromabwärts liegenden Endes des verjüngenden Abschnittes 12a war 2% niedriger als der Durchmesser des stromaufwärts liegenden Endes der Reaktionskammer 1. Die stromaufwärts liegende Fläche 15 α des um den Umfang sich

ίο erstreckenden Einlasses 3 erstreckte sich in einer Richtung senkrecht zur Achse der Reaktionskammer 1. Die stromabwärts liegende Fläche ISb des Einlasses 3 erstreckte sich in Stromaufwärtsrichtung zu der Achse der Reaktionskammer 1 in einem Winkel von 25° zur Senkrechten der Achse der Reaktionskammer 1. Der Abstand in axialer Richtung des stromabwärts liegenden Endes des Rohres 33 von der stromaufwärts liegenden Kante des Einlasses 3 war

' so, daß der aus dem Rohr 33 kommende Quarzsand auf der Oberfläche der Zufuhrleitung 2 und der Reaktionskammer !benachbartzum Einlaß 3 aufschlug. Die Öffnungsbreite des Einlasses 3 betrug 1,0 cm.

Gelöstes Aluminiumchlorid enthaltendes Titan- /'; tetrachlorid wurde in einem Erhitzer verdampft und ^v der erhaltene Titantetrachloriddampf mit einem Gehalt von 2,0% Aluminiumchlorid wurde in einem Vorerhitzer aus geschmolzenem SiO₂ vorerhitzt. Der Vorerhitzerdampf wurde der Leitung 20 mit einer konstanten Menge von 66,3 Teilen Titantetrachlorid je Stunde zugeführt, wobei die Durchschnittsgeschwindigkeit des Dampfes über die Fläche des Einlaßmundstückes 3 etwa 61 m/Sekunde betrug. Der Druckabfall über dem Einlaß 3 ließ sich zu einem Wert entsprechend etwa 127 cm Wassersäule berechnen.

Sauerstoff wurde in einem Nickellegierungsrohr als Vorerhitzer vorerhitzt und dem Einlaß 30 mit einer konstanten Menge von 11,3 Teilen Sauerstoff je Stunde zugeführt, wobei Wasser zu dem Sauerstoffstrom vor seinem Eintritt in den Vorerhitzer mittels einer positiven Verdrängungsmikropumpe in einer Menge von 0,17 Teilen Wasser je Stunde zugegeben wurde.

Vorerhitzter Sauerstoff wurde dem Rohr 33 unter Druck zugeführt, wobei die Zufuhr an Sauerstoff v, durch das Rohr 33 einen Wert von einem Teil Sauerstoff je Stunde hatte. Erhitzter Sand mit einem Bereich der Teilchendurchmesser zwischen etwa 800 und 1700 μπι wurde in das Reaktionsgefäß durch das Rohr

so 33 in einer Menge von 5 Teilen je Stunde eingeführt. '

Die Durchschnittsgeschwindigkeit des Sauerstoffes über die Fläche des stromabwärts liegenden Endes der Zufuhrleitung 2 betrug etwa 56 m/Sekunde.

Wasser wurde dem Einlaß 3 zur Kühlung der inneren Oberfläche des abgstumpft konischen Bauteils 5 und der inneren Oberfläche des Bauteils 19 und zu dem Einlaß 13 zur Kühlung der inneren Oberfläche des stromabwärts liegenden Endteiles 12 des rohrförmigen Bauteiles 11 zugeführt. Berechnungen auf Grund der Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers und dessen Temperaturanstieg beim Durchgang durch die Vorrichtung zeigten, daß die Temperatur der inneren Oberfläche des Bauteiles 5 etwa 330° C betrug.

Das gebildete Titandioxyd wurde von den gasförmigen Reaktionsprodukten und dem teilchenförmigen Material abgetrennt.

Eine Probe des gebildeten Titandioxyds wurde untersucht und zeigte ausgezeichnete Pigmenteigenschaften und bestand völlig aus .,der Rutilform. Der Ruß-Unterton-Wert (C.B.U.-Wert) betrug -3,1 Einheiten.

Das Verfahren wurde während eines Zeitraums von 92 Stunden durchgeführt und während dieses Zeitraums erfolgte praktisch kein Aufbau von Titandioxydprodukt auf den Wänden des Reaktionsgefäßes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 531/10

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Titandioxyd durch Dampfphasenoxydation mit Titantetra- ^r> chlorid mit einem oxydierenden Gas mit Einrichtungen zur getrennten Vorerhitzung und Zufuhr des Titantetrachlorids und des oxydierenden Gases, einer langgestreckten Reaktionskammer, zu der die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas mit ^|() einem eine gerade Achse aufweisenden und koaxial zu der Reaktionskammer angeordneten stromabwärts liegenden Endteil führt, dessen Durchmesser an seinem stromabwärts liegenden Ende gleich oder etwas kleiner als der Durchmes- ι ■■> serder Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Ende ist, wobei zwischem dem stromabwärts liegenden Ende der Zufuhrleitung für das oxydierende Gas und dem stromaufwärts liegenden Ende der Reaktionskammer ein ringförmiger .-2» schlitzartiger Einlaßteil für das Titantetrachlorid vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärts liegende Wandfläche (15a) des Einlaßteils (3) mit einem Winkel α zu der Senkrechten zu der Achse der Reaktionskammer (1) 2^r> und die stromabwärts liegende Wandfläche (15 b) des Einlaßteils (3) mit einem Winkel β zu der genannten Senkrechten geneigt sind, wobei die Winkel α und β als positiv gerechnet werden, wenn die entsprechenden Wände sich in einer stromab- 3(> wärts liegenden Richtung gegen die genannte Achse erstrecken, und als negativ gerechriet werden, wenn sie sich in einer stromaufwärts liegenden Richtung gegen die genannte Achse erstrekken, wobei entweder α und β den Beziehungen 3^r>

— 75° S= a < 10° und a > β genügen oder a und β den Beziehungen 10°Sag60° und - 75 ° ^ β < — (a — 10°) entsprechen, und daß eine Einrichtung (33) zur Einführung einer gasförmigen Suspension eines inerten teilchenförmigen feuerfesten Materials derart angeordnet ist, daß das Material auf die Fläche der Reaktionskammer (1) aufschlägt, die unmittelbar dem Einlaß (3) benachbart ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß α und β der Beziehung a ^ /3+15° genügen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß α der Beziehung α ^

— 30° genügt. w

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zuführung des vorerhitzten Titantetrachloriddampfes zu dem Einlaß (3) aus einer Verteilungskammer (4) besteht, die den Einlaß (3) umgibt ^r>5 und die selbst mit einem Einlaß (20) für die Einführung des vorerhitzten Titantetrachloriddampfes ausgestattet ist, wobei innerhalb der Verteilungskammer (4) ein Verteilungswiderstand enthalten ist, der eine Mehrzahl von Strömungswegen bo von dem Einlaß (20) der Verteilungskammer (4) zu dem Einlaß (3) der Reaktionskammer (1) ergibt, wobei die Strömungswege praktisch einheitlich um die Verteilungskammer (4) herum verteilt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärts liegende Endteil (12) der Zufuhrleitung (2) für das oxydierende Gas zylindrisch ist und einen gleichen oder geringfügig kleineren Durchmesser als die Reaktionskammer an ihrem stromaufwärts liegenden Endteil besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärts liegende Endteil (12) der Zufuhrleitung (2) für das oxydierende Gas in einem kurzen sich verjüngenden Abschnitt (12b) frusto-konischer Form endet, wobei sich die Verjüngung in Richtung der Reaktionskammer (1) erstreckt, und das übrige Endteil (12) zylindrisch ist und einen größeren Durchmesser als die Reaktionskammer (1) an ihrem stromaufwärts liegenden Endteil hat, und der Durchmesser des stromabwärts liegenden Endteils des sich verjüngenden Abschnittes (12b) gleich oder geringfügig kleiner als der Durchmesser des stromaufwärts liegenden Endteils der Reaktionskammer (1) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des stromabwärts liegenden Endteils (12) der Zufuhrleitung (2) für das oxydierende Gas koaxial mit X\ der Reaktionskammer (1) und im wesentlichen nicht divergierend in Strömungsrichtung des oxydierenden Gases verläuft und mindestens das Fünffache des Durchmessers der Zufuhrleitung (2) an ihrem stromabwärts liegenden Endteil besitzt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (2) für das oxydierende Gas eine ringförmige Verteilungskammer (29) aufweist, die mit dem stromabwärts liegenden Endteil (12) der Zufuhrleitung (2) durch eine im Kreisumfang sich erstreckende Öffnung (28) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (1) in dem sich an den Titantetrachlorideinlaß (3) anschließenden Bereich frusto-konisch ausgebildet ist und sich in Richtung der Zufuhrleitung (2) verjüngt, wobei der Öffnungswinkel des Konus im Bereich von 1 bis 30° liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge- ζ-kennzeichnet, daß die Länge des sich verjüngen- ^v den Teiles der Reaktionskammer (1) im Bereich von dem 1- bis 25fachen des Durchmessers der Reaktionskammer (1) an ihrem stromaufwärts liegenden Endteil liegt.

11. Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd durch Umsetzung von Titantetrachlorid mit einem oxydierenden Gas in der Dampfphase unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der vorerhitzte Titantetrachloriddampf derart zugeführt wird, daß seine mittlere Geschwindigkeit über die Fläche des Mundstükkes des Einlasses mindestens 15 m/sec beträgt und seine Strömungsgeschwindigkeit bei gleichförmiger Verteilung über die Länge des Einlasses im wesentlichen konstant ist,

b) das oxydierende Gas derart zugeführt wird, daß seine mittlere Geschwindigkeit über die Fläche des stromabwärts liegenden Endteils der Zufuhrleitung mindestens 15 m/sec beträgt,

c) die Oberfläche der Reaktionskammer (1) mittels eines äußeren strömenden Mediums

derart gekühlt wird, daß ihre Temperatur 650° C nicht überschreitet, und daß
d) ein inertes teilchenförmiges feuerfestes Material von größerer mittlerer Teilchengröße als das Titandioxydprodukt in Suspension in einem Gas in die Zufuhrleitung für das oxydierende Gas derart eingeführt wird, daß dieses Material auf die Oberfläche der Reaktionskammer unmittelbar stromabwärts von dem Einlaß für das Titantetrachlorid auftrifft.